3-第三章數(shù)字減影血管造影（DSA）成像原理培訓(xùn)課件

第三章數(shù)字減影血管造影（DSA）成像原理

湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬太和醫(yī)院周選民

本章主要敘述DSA成像原理，分別介紹了DSA基本原理、DSA的成像與減影方式、DSA特殊功能、成像對比劑、高壓注射器原理以及DSA圖像質(zhì)量控制第一節(jié)基本原理

一、成像原理

數(shù)字減影血管造影（DSA）是通過計(jì)算機(jī)把血管造影影像上的骨與軟組織影像消除，而突出顯示血管的一種影像技術(shù)；其成像原理因DSA設(shè)備的探測器類型分類而不同。目前DSA造影設(shè)備探測器有非晶硅碘化銫平板、非晶硒平板、影像增強(qiáng)器-攝影管系統(tǒng)和CCD系統(tǒng)。臨床上使用最多的是非晶硅碘化銫平板成像系統(tǒng)和影像增強(qiáng)器-攝影管成像系統(tǒng)（一）非晶硒平板探測器

非晶硒平板探測器為直接轉(zhuǎn)換型平板探測器，由非晶硒X線轉(zhuǎn)換層、a—SiTFT陣列層、電解質(zhì)連接層，頂部電極、玻璃底板、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，數(shù)據(jù)通訊電路等組成。其中采用涂料技術(shù)粘合在TFT陣列上人工合成半導(dǎo)體合金膜，具有對X射線高敏感性，能在一定的能量范圍內(nèi)大量吸收X射線，并將捕獲到的X射線光子直接轉(zhuǎn)換成電荷。

非晶硒X射線探測器信號讀出電路采用TFT陣列信號讀出電路，信號讀出由門控電路控制，信號線以陣列方式排列在TFT陣列各像素之間，橫行是門控線(柵極控制線)，縱列線是電荷輸出線，每個像素在電學(xué)上等效于三個電容串聯(lián)電路。整個非晶硒探測器采用板層結(jié)構(gòu)，由多層薄膜疊加制成大面積平板像素陣列。整套多層電路結(jié)構(gòu)連同信號傳輸電纜采用堅(jiān)固的保護(hù)性材料進(jìn)行封裝。

非晶硒平板探測器的成像過程可分為四步：1、曝光前對非晶硒兩面的偏置電極板間預(yù)先施加0～5000V正向電壓形成偏置電場，像素矩陣處于預(yù)置初始狀態(tài)。2、X射線曝光時在偏置電場作用下形成電流，電流信號以垂直方向運(yùn)動至電荷采集電極，給存儲電容充電。3、由門控信號控制讀取TFT儲存電荷內(nèi)的電荷，每次讀取一行，經(jīng)電荷放大器和乘法器放大輸出，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理，重建出數(shù)字圖像。4、儲存的電荷信號全部讀出后，控制電路將自動消除各像素矩陣的殘留電荷信號，使其恢復(fù)到曝光前的初始狀態(tài)（二）非晶硅平板探測器

非晶硅平板探測器是一種以非晶硅光電二極管陣列為核心的X射線影像探測器。它使用的碘化銫閃爍晶體都采用空心柱狀結(jié)構(gòu)，類似光纖束的微晶柱結(jié)構(gòu)(也稱針狀結(jié)構(gòu))，具有光能轉(zhuǎn)換和光導(dǎo)管的雙重功能，即碘化銫晶體既能將X射線轉(zhuǎn)換為可見光，又能引導(dǎo)熒光沿垂直方向直接傳送到光電探測器

非晶硅平板探測器其基本結(jié)構(gòu)為：碘化銫（CsI）閃爍體層、非晶硅(a-si)光電二極管陣列、行驅(qū)動電路以及圖像信號讀取電路四部分

非晶硅平板探測器成像的基本過程可分為以下步驟：1、入射的X射線光子通過碘化銫晶體轉(zhuǎn)換為可見光；2、可見光信息經(jīng)非晶硅光電二極管陣列轉(zhuǎn)換成電荷信息；3、形成的信息電荷由讀取電路放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換形成數(shù)字信號，再傳送到計(jì)算機(jī)運(yùn)算形成X射線數(shù)字圖像。

上述可見，非晶硅平板探測器的成像經(jīng)歷了X射線-可見光-電荷信息-數(shù)字圖像的過程，因此也被稱為間接轉(zhuǎn)換型平板探測器。（三）影像增強(qiáng)器型DSA

影像增強(qiáng)器由增強(qiáng)管、管容器、電源、光學(xué)系統(tǒng)以及支架部分組成。主要部分是增強(qiáng)管，前端面積大的一端為輸入屏，它接受X射線輻射產(chǎn)生的電子流；管壁內(nèi)有聚焦電極；尾端面積小的一端為輸出屏，它接受電子轟擊發(fā)光，使輸入屏的圖像亮度增強(qiáng)數(shù)千倍在輸出屏上成像，輸出屏的前方是錐筒形的加速電極(即陽極)；增強(qiáng)管用玻璃制成，內(nèi)部保持10-6～10-8mmHg的高度真空。金屬外殼即管容器具有保護(hù)增強(qiáng)管，防爆、防散射、防外磁干擾、防高壓電擊的作用。影像增強(qiáng)器的電源包括增強(qiáng)管電壓電源、聚焦電源及離子泵的電源

影像增強(qiáng)器型DSA原理：是利用影像增強(qiáng)器將透過人體的已經(jīng)衰減但未造影的X射線信號增強(qiáng)，再用高分辨率的攝像機(jī)對增強(qiáng)后圖像按一定的矩陣做系列掃描；把所得到的信息經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換成不同數(shù)值先予以存儲；再把造影后圖像的數(shù)值信息減去造影前圖像的數(shù)值信息，得到的差值信號經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換成不同灰階的圖像。由此得到的圖像骨骼和軟組織影像被消除，只留下了含有造影劑的血管影像

DSA減影過程按以下步驟進(jìn)行：1.攝制普通片；2.制備mask片，即蒙片，與普通片圖像相同，密度相反；3.攝制血管造影片；4.把mask片與血管造影片重疊一起翻印成減影片。需要注意的是，攝制普通片和血管片需要同部位同條件曝光二、成像方式

DSA的成像方式分為靜脈DSA（IV-DSA）和動脈DSA(IA-DSA)

IV-DSA是指經(jīng)靜脈途徑置入導(dǎo)管或套管針，通過靜脈注射方式顯示感興趣區(qū)動脈影像。根據(jù)導(dǎo)管置入位置的不同，可以分為中心靜脈法和外周靜脈法。外周靜脈法DSA是經(jīng)肘部正中靜脈或貴要靜脈穿刺，造影采集圖像的方法。此方法操作簡便，患者易于接受，但減影圖像質(zhì)量較差。中心靜脈法DSA是選擇肘部較粗的靜脈或股靜脈進(jìn)行穿刺插管，經(jīng)透視下定位，將導(dǎo)管先端置于上下腔靜脈近右心房處，造影顯示感興趣區(qū)血管圖像。由于IV-DSA對比劑團(tuán)塊特性曲線的峰值與注射碘的總量成正比，與心輸出量成正比，與中心血量成反比，動脈顯影的碘濃度是靜脈所注射對比劑濃度的1/20，每次檢查需要多次注入大量對比劑，多次序列曝光方能顯示感興趣區(qū)的全貌；且該方法易受諸多因素影響，導(dǎo)致圖像分辨率低，血管影像易重疊，易產(chǎn)生運(yùn)動偽影，影像質(zhì)量差，目前已基本廢棄，僅用于門靜脈、髂靜脈、四肢靜脈的檢查

IA-DSA是指經(jīng)皮穿刺股動脈或肱動脈，放置導(dǎo)管先端，通過設(shè)置高壓注射器參數(shù)和圖像采集參數(shù)，顯示感興趣區(qū)血管影像。IA-DSA應(yīng)用廣泛，對比劑直接注入興趣區(qū)動脈或接近興趣區(qū)動脈處，不需經(jīng)過體循環(huán)稀釋，使用的濃度低，并在注射參數(shù)的選擇上有許多靈活性。同時影像重疊少，成像質(zhì)量高，成像時受病人的影響減少，輻射劑量也低。DSA成像時，由于DSA顯示血管的能力與血管內(nèi)碘濃度和曝光量平方根的乘積成正比，若想使一直徑2mm的血管及其內(nèi)徑1mm的狹窄，與一直徑4mm的血管及其內(nèi)徑2mm的狹窄成像一樣清晰，可將血管內(nèi)的碘濃度加倍或?qū)⑵毓饬吭鰪?qiáng)到4倍。從設(shè)備的負(fù)荷與病人的輻射劑量方面考慮，采用提高血管內(nèi)碘濃度的方式更為可取

三、減影方式

DSA減影方式有多種，根據(jù)成像過程中所涉及的物理學(xué)變量的不同可以分為時間減影、能量減影、體層減影、混合減影、及動態(tài)減影

（一）時間減影

時間減影是目前DSA最常用的減影方式，是在注入的對比劑達(dá)到感興趣區(qū)之前，先采集蒙片圖像并存儲，并與時間順序出現(xiàn)的含有對比劑的充盈像一一進(jìn)行相減，這樣圖像中相同的部分被消除，而對比劑通過血管的高密度部分被突出的顯示出來。因造影像和蒙片像兩者獲取的時間先后不同，故稱為時間減影

時間減影的各幀圖像是在成像過程中得到的，由于減影中所用蒙片圖像和造影圖像的幀數(shù)和對應(yīng)時間不同，又分為不同的方式：

（1）常規(guī)方式：是取蒙片和造影圖像各一幀，然后相減，蒙片和造影片圖像是根據(jù)導(dǎo)管至造影部位的距離、血液循環(huán)時間、注藥充盈時間、等因素的設(shè)定而確立，而后作減影處理

（2）脈沖方式：采用間隙X線脈沖曝光每秒進(jìn)行數(shù)幀攝影，持續(xù)時間（脈沖寬度）在幾毫秒到幾百毫秒之間，選定蒙片像與各幀充盈像分別減影，得到一系列連續(xù)的減影圖像。此方式以一連串連單一曝光為特點(diǎn)，射線劑量較強(qiáng)，所獲得的圖像信噪比較高，圖像質(zhì)量好，是一種普遍采用的方式。這種方式主要適用于活動較少的部位，如頭、頸、四肢、胸腹部和盆腔等（一）時間減影

（3）超脈沖方式：是在短時間進(jìn)行每秒6～30幀的X射線脈沖采像，然后逐幀高速度重復(fù)減影。此方式比脈沖方式能獲得更多的減影圖像，具有頻率高、脈寬窄的特點(diǎn)。由于每幀的X射線量較低，噪聲相應(yīng)增加，對比分辨率降低。因在短時間內(nèi)一連串單一曝光，故對X射線機(jī)要求較高，它使X射線管的負(fù)荷增大，需用大容量的X射線管，以及高濃度對比劑的補(bǔ)償。這種方式適用于心臟、冠脈、不宜配合的胸腹部檢查，減少運(yùn)動性模糊

（4）心電圖觸發(fā)脈沖方式：是利用X射線脈沖信號與心電圖同步，以保證圖像采集的時點(diǎn)與心臟大血管的搏動節(jié)律同相位，從而避免血管搏動產(chǎn)生的邊緣模糊，獲得高對比高分辨力的圖像。此方式用于心臟和冠脈的DSA檢查（一）時間減影

（5）連續(xù)處理方式：利用連續(xù)X射線的同步信號進(jìn)行減影處理，采用每秒30幀以上的速度，先連續(xù)攝取一組動態(tài)蒙片，再以同樣速度連續(xù)攝取若干秒的造影片，最后將蒙片與造影片連續(xù)相減，得到連續(xù)的減影圖像。此方式得到的圖像頻率高，可以顯示快速運(yùn)動的物體，常用于心臟大血管的動態(tài)觀察

（6）時間差處理方式：與上述減影方式不同，不固定蒙片圖像，而是順次取出一幀圖像作為蒙片，再與其后一定間隔的圖像進(jìn)行減影，獲得一個序列的差值圖像。由于蒙片的時刻變化，邊更新邊減影的方式方便了對延遲時間難以掌控的造影檢查。并且相減的圖像之間時間間隔小，增加了高頻部分，減少了運(yùn)動偽影的影響（二）能量減影

能量減影是在極短的時間內(nèi)，對同一部位，用兩種不同采集的影像作減影處理，得到保留碘信號而削弱背景組織的DSA減影方式。它是利用了碘造影劑與周圍組織間的能量衰減差別特性，分離出碘信號，消除氣體影像，適用于腹部DSA

（三）混合減影

混合減影是基于時間與能量兩種物理變量，先作能量減影再作時間減影。能量減影可有效消除氣體，保留少量軟組織信號、明顯的碘信號和骨信號；時間減影可進(jìn)一步消除骨信號和軟組織信號。但此方式可能在能量減影階段丟失碘信號，因而對碘信號弱的小血管不利

第二節(jié)特殊功能

隨著DSA成像技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字平板探測器應(yīng)用日益廣泛，近幾年DSA的一些新功能也應(yīng)用于臨床

一、旋轉(zhuǎn)DSA技術(shù)

旋轉(zhuǎn)DSA技術(shù)又稱三維數(shù)字減影血管造影技術(shù)。它是利用血管造影機(jī)的C臂旋轉(zhuǎn)來達(dá)到檢查要求的新技術(shù)，它可以多方位顯示興趣區(qū)的減影血管解剖。在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)DSA成像時，心血管造影機(jī)的C臂做兩次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，第一次旋轉(zhuǎn)采集一序列蒙片像，第二次旋轉(zhuǎn)時采集含有對比劑影像，在相同運(yùn)動軌跡采集的兩幀圖像進(jìn)行減影，以獲取序列減影圖像

旋轉(zhuǎn)DSA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于一次造影可獲得不同角度的多維空間血管造影圖像；增加了血管影像的觀察視度，從多方位觀察血管的正常解剖和異常改變，提高病變血管的顯示率，具有三維成像的功能，方便了術(shù)者對感興趣區(qū)血管情況的觀察，尤其對于迂曲重疊的血管，能夠充分展開其重疊部分，顯示血管走形的角度、方向，從而大大提高診斷準(zhǔn)確率，減少漏診的發(fā)生。

旋轉(zhuǎn)DSA技術(shù)實(shí)際是對正側(cè)位DSA檢查的重要補(bǔ)充，而旋轉(zhuǎn)起始位置及方向的設(shè)定、旋轉(zhuǎn)角度的設(shè)定、對比劑注射參數(shù)及對比劑總量與旋轉(zhuǎn)角度匹配等都影響病變血管的顯示效果，而旋轉(zhuǎn)速度的大小與圖像質(zhì)量有關(guān)

旋轉(zhuǎn)DSA目前主要應(yīng)用于：1.頭頸部血管性病變，尤其是顱內(nèi)動脈瘤的診斷，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)DSA可提高病變檢出率，并可清晰地顯示動脈瘤的瘤頸，利于治療方法的選擇和治療方案的確定。2.明確腹部血管病變的診斷，尤其是肝臟疾病的診斷中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)可以清楚地顯示肝臟腫瘤的供血動脈。3.能清晰顯示興趣區(qū)的血管走向，有利于選擇性和超選擇性插管，提高了迭擇性插管操作的成功率二、歲差運(yùn)動DSA技術(shù)

歲差運(yùn)動DSA技術(shù)是旋轉(zhuǎn)DSA技術(shù)的另一種運(yùn)動形式，利用C型臂支架兩個方向的旋轉(zhuǎn)，精確地控制C型臂支架轉(zhuǎn)動方向和進(jìn)度，形成了X射線焦點(diǎn)在同一平面內(nèi)的四周運(yùn)動，探測器則在支架的另一端做相反方向圓周運(yùn)動，從而形成歲差運(yùn)動。在運(yùn)動中注射造影劑、曝光采集，形成系列減影像。它對于觀察血管結(jié)構(gòu)的立體關(guān)系十分有利

歲差運(yùn)動DSA技術(shù)在臨床上主要用于觀察腹部和盆腔重疊的血管，以顯示血管的立體解剖圖像。在肝臟腫瘤的治療中，應(yīng)用歲差運(yùn)動可清晰顯示腫瘤的供血動脈、腫瘤染色，并利于指導(dǎo)超選擇性插管，而行肝段亞肝段栓塞質(zhì)量三、實(shí)時模糊蒙片—DSA技術(shù)

RSM（real—timesmoothedmask）DSA是DSA的另一特殊功能，它是利用間隔很短的兩次曝光，第一次曝光時增強(qiáng)器適當(dāng)散焦，獲得一幅適當(dāng)模糊的圖像，間隔33毫秒再采集一幅清晰的造影圖像，兩者進(jìn)行減影可以獲得具有適當(dāng)骨骼背景的血管圖像，它可以在運(yùn)動中獲得減影圖像，免除了旋轉(zhuǎn)DSA需要兩次運(yùn)動采集的麻煩和兩次采集間病人移動造成失敗的可能。由干蒙片像隨時更新；且相間隔僅為33毫秒，因此不會產(chǎn)生運(yùn)動偽影

基于這一特點(diǎn)，RSM可用于腹盆部出血的診斷，尤其是適合如下幾種情況:（1）腹盆部出血，病人處于休克前期；不能摒氣而需要行DSA檢查者；（2）臉盆部出血；病人因其他特殊情況如高齡、小兒等，不能摒氣，必須行DSA檢查者；（3）下肢血管性病變，病人不能控制下肢顫動者；（4）胸部疾病，病人不能摒氣又必須行DSA檢查四、步進(jìn)DSA技術(shù)

步進(jìn)DSA技術(shù)采用快速脈沖曝光采集，實(shí)時減影成像。在注射造影前攝制該部位的蒙片，隨即采集造圖像進(jìn)行減影，在脈沖曝光中，X射線管組件與探測器保持靜止，導(dǎo)管床攜人體自動均速地向前移動，以此獲得該血管的全程減影圖像，即為下肢血管造影的跟蹤攝影。為了控制床面移動速度，分段采集血管造影圖像，計(jì)算機(jī)減影后拼接連成整體圖像，并實(shí)時顯示DSA圖像

該技術(shù)提供了一個觀察全程血管結(jié)構(gòu)的新方法，解決了以前的血流速度與攝影速度不一致，而出現(xiàn)血管顯示不佳或不能顯示的問題。該技術(shù)在不中斷實(shí)時顯示血管對比劑中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在減影或非減影方式下都可實(shí)時的觀察攝影圖像。操作者可采用自動控制速度進(jìn)行造影跟蹤攝影，或由手柄速度控制器人工控制床面的移動速度，以適應(yīng)于對比劑在血管內(nèi)的流動速度。

該技術(shù)特點(diǎn)是對比劑用量少，一次序列曝光顯示全程下肢血管影像，尤其適用于不宜多用對比劑的受檢者。目前應(yīng)用于臨床的步進(jìn)DSA有單向的，即從頭側(cè)至足側(cè)；亦有雙向的，既能從頭側(cè)向足側(cè)，也可以從足側(cè)向頭側(cè)觀察受檢者。該技術(shù)適用于雙下肢血管性病變的診療五、自動最佳角度定位DSA技術(shù)

自動最佳角度定位DSA技術(shù)是從兩個投影角度大于45°的血管圖像，計(jì)算出兩條平行走向的血管在360°球體范圍內(nèi)的最佳展示投影角度，在臨床應(yīng)用中可利用DSA的正側(cè)位圖像，測算指出某一段迂曲走行的血管投射角度，一次可調(diào)整到顯示此血管的最佳角度來顯示此段血管。這樣，在臨床上可以清晰顯示此段血管有無病變。若有狹窄性病變，可有助于制定施行球囊擴(kuò)張術(shù)或內(nèi)支架置入術(shù)六、C臂CT的技術(shù)

DSA的類CT技術(shù)是平板探測器DSA與CT結(jié)合的產(chǎn)物，不同的廠家名稱各不一樣。它們是利用DSA的C型臂快速旋轉(zhuǎn)采集數(shù)據(jù)，然后重建成像，一次旋轉(zhuǎn)可獲得多個層面的圖像。

該技術(shù)圖像采集與旋轉(zhuǎn)血管造影基本類似，旋轉(zhuǎn)角度一般大于180°，圖像采集過程中也需注射對比劑。所采集到的系列圖像存放在存儲單元中，在后處理工作站上由技術(shù)人員根據(jù)要求選擇不同處理技術(shù)獲得不同三維圖像，可以任意角度觀察，或獲取去骨血管三維圖像，或只有骨骼與血管的圖像，或只有骨骼的圖像，還有虛擬內(nèi)窺鏡、導(dǎo)航等諸多技術(shù)，使過去只能在CT可以實(shí)現(xiàn)的許多功能，現(xiàn)在能在DSA成像設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，所以叫做類CT成像技術(shù)

由于平板探測器每個像素的面積很小，采集數(shù)據(jù)的信噪比差，其空間分辨力優(yōu)于CT，但密度分辨力不及CT圖像，可與3D血管圖像相重疊，更直觀。目前臨床上主要用于頭部的DSA，它可以觀察栓塞效果，尤其是在腦動脈瘤栓塞中，有無再次出血及顯示微彈簧圈的位置，有無外逸出動脈瘤腔顯示更為清晰。該成像技術(shù)與導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，解決了介入治療過程中需進(jìn)行CT檢查的不便，為介入治療帶來了極大的方便七、3D路徑圖技術(shù)

最初的路徑圖采用“冒煙”和峰值保持技術(shù)，將導(dǎo)管前端血管分布圖像與連續(xù)透視圖像重合，利于指引導(dǎo)管及導(dǎo)絲便捷地送入病變部位的血管內(nèi)。新近的三維路徑圖技術(shù)則是對該部位進(jìn)行血管重建，形成三維血管圖像后，隨著三維圖像的旋轉(zhuǎn)，C臂支架則自動地跟蹤，自動調(diào)整為該投射方向的角度，使透視圖像與三維圖像重合，以便最大程度地顯示血管的立體分布，利于指引導(dǎo)管或?qū)Ыz順利地進(jìn)入目標(biāo)血管內(nèi)

另外，由于三維血管成像，則更容易選擇性進(jìn)入病變區(qū)的C型臂的工作位，這樣易于顯示病變形態(tài)。如顱內(nèi)動脈瘤時，可清晰地顯示瘤頸，便于確定微導(dǎo)管進(jìn)人瘤腔內(nèi)的角度和動脈瘤頸與載瘤動脈的關(guān)系；指導(dǎo)體外對微導(dǎo)管前端進(jìn)行彎曲塑型，使導(dǎo)管更容易進(jìn)人動脈瘤內(nèi)，并可在載瘤動脈內(nèi)形成最大的支撐力。這樣，在送入微彈簧圈時，彈簧圈才不易彈出，使之容易致密地填塞動脈瘤

除此之外，還有實(shí)時動態(tài)3D路徑圖功能。它是將重建的3D容積圖像與實(shí)時透視2D數(shù)據(jù)集相套疊，就如同一個立體的路徑圖一般。該技術(shù)對神經(jīng)放射臨床起到了重大意義，如實(shí)時導(dǎo)管頭導(dǎo)航和監(jiān)視輸管過程中的纏繞。3D路經(jīng)圖功能是完全動態(tài)的，操作醫(yī)師可在術(shù)中自由改變視野、機(jī)架旋轉(zhuǎn)參數(shù)等八、虛擬支架置入術(shù)

應(yīng)用血管內(nèi)介入治療技術(shù)可使狹窄或閉塞的血管再通，在治療大動脈瘤方面也有很大優(yōu)勢，創(chuàng)傷小，恢復(fù)快，并發(fā)癥少，死亡率低，其治療效果可與傳統(tǒng)的外科手術(shù)相媲美。但要取得手術(shù)成功的關(guān)鍵是正確選擇合適的置入支架，對于大動脈的動脈瘤，支架的選擇一般根據(jù)CT測量的數(shù)據(jù)。而腦動脈和頭頸部動脈的狹窄性病變，支架的選擇則主要依據(jù)血管造影的測量結(jié)果，但不管是CT測量還是血管造影的測量，兩者都受到主觀因素的影響

根據(jù)臨床上的實(shí)際需要，虛擬支架置入系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)可在有待進(jìn)行支架置入的病變血管部位形象地展示支架置人的效果，可清晰地模擬顯示內(nèi)支架置入后的情況，包括支架置入的位置、大小是否合適、支架貼壁情況、封閉部位是否合適，如不合適可再次更換支架，直至欲置人支架十分適合。再選擇同樣支架置人體內(nèi)，就會取得一個良好的治療效果。

另外，對于顱內(nèi)動脈瘤，尤其是寬頸動脈瘤，在虛擬支架置入系統(tǒng)操作下，除了可以顯示支架置入后的情況外，還可以利用圖像工作站的處理，清晰顯示瘤腔的大小，這樣更容易確定第一次微彈簧圈置入的大小。因?yàn)槲椈扇^小不能充分成籃，過大則可擠壓支架使之變形。因此，利用虛擬支架系統(tǒng)可達(dá)到事半功倍的效果

從臨床應(yīng)用認(rèn)為虛擬支架置入系統(tǒng)，在提高有待置人支架的幾何學(xué)數(shù)據(jù)方面具有有效快速和可觀性等優(yōu)點(diǎn)，能更好地指導(dǎo)臨床血管內(nèi)介入治療的操作。另外，該系統(tǒng)還可用于神經(jīng)介人治療的醫(yī)師培訓(xùn)，尤其是對在頸動脈狹窄性疾病的血管內(nèi)支架置入術(shù)和腦動脈瘤的填塞術(shù)

九、DSA圖像融合技術(shù)

圖像融合（ImageFusion）是指將各種影像設(shè)備獲得的數(shù)字影像信息，關(guān)于同一目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)及圖像處理技術(shù)的計(jì)算、處理等，最大限度地提取各自的數(shù)字影像的有效信息，最后融合成高質(zhì)量的圖像，提高圖像信息的利用率，以形成對目標(biāo)的清晰、完整、準(zhǔn)確的信息描述。DSA圖像融合技術(shù)是將CT、MR等圖像與DSA采集三維圖像，或是DSA采集的不同類型的三維圖像之間融合在一起技術(shù)。其彌補(bǔ)了單一成像模式的局限性，可以更直觀地顯示解剖及病變結(jié)構(gòu)，提高治療的精準(zhǔn)性九、DSA圖像融合技術(shù)

DSA圖像顯示血管具有較大優(yōu)勢，但無骨性標(biāo)記對病變部位及手術(shù)的精確指導(dǎo)具有很大的局限性。三維影像融合技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將各種影像設(shè)備獲得的數(shù)字影像信息通過DICOM接口傳輸?shù)揭粋€特定的工作站進(jìn)行數(shù)字化綜合處理，并進(jìn)行空間配準(zhǔn)，獲得全新的影像。也就是說將各自單一的影像融合成一個影像，顯示更多的具有各自特點(diǎn)又在一個圖像上顯示的一種特殊成像技術(shù)。既能顯示解剖結(jié)構(gòu)，又能顯示功能，提高影像診斷的精準(zhǔn)度，也能更準(zhǔn)確地指導(dǎo)微創(chuàng)手術(shù)。

（一）開展DSA圖像融合技術(shù)必須具備下列條件：

1.醫(yī)院必須建有PACS系統(tǒng)，有數(shù)字影像網(wǎng)絡(luò)化平臺。

2.DSA設(shè)備必須配置圖像融合軟件，相關(guān)影像設(shè)備具備DICOM接口。

（二）融合方式

根據(jù)信號源及融合的結(jié)果，融合方式有：自身融合、其他融合和實(shí)時三維影像融合。

1.自身融合是指信號源來自DSA設(shè)備，即術(shù)前DSA檢查同時采集類CT圖像與三維圖像，在后處理工作站進(jìn)行圖像融合；2.其他融合是指信號源來自外部的不同影像設(shè)備，通過PACS系統(tǒng)進(jìn)入目標(biāo)DSA設(shè)備的后處理工作站，進(jìn)行圖像融合；3.實(shí)時三維影像融合新型的DSA設(shè)備通過一鍵融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)對所有廠家的CT、MRI、PET和超聲等影像信息進(jìn)行無縫融合，實(shí)現(xiàn)三維影像的實(shí)時融合，直接指導(dǎo)介入手術(shù)，縮短手術(shù)時間，減少輻射劑量，降低手術(shù)風(fēng)險九、DSA圖像融合技術(shù)

（三）融合過程

當(dāng)設(shè)備完成了3D-DSA數(shù)據(jù)采集時，根據(jù)需要明確病變解剖結(jié)構(gòu)時需要進(jìn)行圖像融合，進(jìn)行類CT掃描，獲得CT圖像。若需要外部影像資料必須通過PACS系統(tǒng)把需要的同一部位的影像資料（CT、MRI或USA）調(diào)入本機(jī)后處理工作站，根據(jù)目的進(jìn)行相應(yīng)的圖像融合。以Philips為例，血管機(jī)自身融合------Overlay，Xper-CT圖像與3D-DSA圖像融合。點(diǎn)擊Overlay，出現(xiàn)CT和3D-DSA圖像選項(xiàng)，因與CT融合，點(diǎn)擊CT圖標(biāo)；出現(xiàn)CT和3D-DSA圖像，選擇需要融合的層面，調(diào)節(jié)相應(yīng)的配準(zhǔn)點(diǎn)，調(diào)節(jié)蒙片、亮度和對比度進(jìn)行配準(zhǔn)，需要正側(cè)位都要進(jìn)行配準(zhǔn)調(diào)節(jié)，確認(rèn)后進(jìn)入下一步，提示自動或人工配準(zhǔn)，配準(zhǔn)后確認(rèn)完成，這樣在DSA的圖像上融合有CT的圖像。調(diào)節(jié)窗寬、窗位，血管病變就顯示在CT的相應(yīng)層面上。

第三節(jié)X射線對比劑

一、X射線對比劑

造影檢查中所采用的能提高人體組織對比度的物質(zhì)稱為對比劑。X射線對比劑種類繁多，理化性能各異，一般分為陰性和陽性兩大類。陰性對比劑原子序數(shù)低、吸收X射線少，是一種密度低、比重小的物質(zhì)，影像顯示為黑色。X線檢查中最簡單的陰性對比劑為氣體，包括空氣、氧氣、二氧化碳等。陽性對比劑原子序數(shù)高、吸收X線多，是一種密度高、比重大的物質(zhì)，影像顯示為白色

一、X射線對比劑

（一）陽性對比劑分類

1.鋇制劑主要是硫酸鋇，它是良好的胃腸道對比劑，以適當(dāng)比例調(diào)配使用，能較好涂布，從而顯示胃腸道的細(xì)致結(jié)構(gòu)

2.碘制劑碘與不同物質(zhì)結(jié)合形成不同的化合物形式，可分為無機(jī)碘類、有機(jī)碘類和油脂類。其中無機(jī)碘類因含碘量高，刺激性大，不良反應(yīng)多，現(xiàn)已基本停用。

一、X射線對比劑

（一）陽性對比劑分類

(1)有機(jī)碘類又包括經(jīng)腎排泄和經(jīng)肝排泄兩類。a.經(jīng)腎臟排泄的水溶性有機(jī)碘對比劑：是影像檢查中最常用的對比劑類型；廣泛應(yīng)用于心腦血管、外周血管、及泌尿生殖系統(tǒng)的造影檢查。它的特點(diǎn)是：在水中溶解度大，黏稠度低，能制成高濃度溶液。根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)的不同，又可分為離子型單體、離子型二聚體、非離子型單體、非離子型二聚體。之所以稱為離子型對比劑是因?yàn)槠渲饕煞值拟c和葡甲胺鹽在水溶液中可離解成帶有正負(fù)電荷的離子。由于離子型對比劑的滲透壓高出血液滲透壓數(shù)倍，所以離子型對比劑又稱高滲對比劑。非離子型對比劑屬于非鹽類，在水溶液中保持穩(wěn)定，不離解，不產(chǎn)生離子，一個分子對比劑在溶液中只有一個離子，故稱為非離子型對比劑。因其滲透壓較低，又可稱為低滲對比劑。其產(chǎn)品包括：優(yōu)維顯、歐乃派克、碘必樂等。還有一類爽聚體對比劑，其滲透壓幾乎與血液滲透壓相等，故稱為等滲對比劑，代表產(chǎn)品有：碘曲侖、威視派克等；b.經(jīng)肝膽排泄的有機(jī)碘化物：是排泄性膽系對比劑，有口服和靜脈注射兩種。此類對比劑目前基本不用

一、X射線對比劑

（一）陽性對比劑分類

（2）

油脂類碘劑：包括碘化油、超液化碘油。

其特點(diǎn)是：粘稠度高，不溶于水，不易被人體吸收，直接注入檢查部位形成密度對比，從而顯示腔道結(jié)構(gòu)，主要用于腫瘤的栓塞及某些腔道、瘺道的造影

一、X射線對比劑

（二）碘劑中水溶性有機(jī)碘對比劑的特性

碘劑中水溶性有機(jī)碘對比劑應(yīng)用最多，其理化特性主要包括水溶性、黏滯性、滲透壓、離子性和化學(xué)毒性。

（1）水溶性由于人體血液的主要成分是水，因此注入的對比劑應(yīng)具有較高的水溶性；水溶性越高，生物學(xué)安全性也越高。（2）黏滯性與對比劑含碘量、分子大小及溫度有關(guān)。濃度越高，分子質(zhì)量越大，黏滯性越大；而當(dāng)濃度不變時，溫度增加，黏滯性降低。（3）對比劑滲透壓大小與單位體積中溶質(zhì)的顆粒數(shù)成正比。高滲透壓易導(dǎo)致血容量增加，紅細(xì)胞變形，血管通透性增加等，發(fā)生不良反應(yīng)。低滲或等滲對比劑，人體對其耐受力好，不良反應(yīng)少，臨床應(yīng)用較多。（4）離子性離子型對比劑在溶液中離解成帶正負(fù)電荷離子，增加了體液傳導(dǎo)性，干擾電解質(zhì)平衡，不良反應(yīng)增多，還有發(fā)生特異性反應(yīng)的危險。（5）化學(xué)毒性主要與對比劑的親水性和親脂性有關(guān)。親脂性越大，與血漿蛋白結(jié)合率越高，毒性越大。此外還與對比劑濃度，使用劑量，注射速率有關(guān)

二、對比劑的不良反應(yīng)

對比劑的不良反應(yīng)發(fā)生機(jī)理可分為兩種：一種是特異性反應(yīng)，是個體對碘的過敏反應(yīng)，與劑量無關(guān)，較少見但難以預(yù)防，是與對比劑損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞引起的介質(zhì)釋放，激肽和補(bǔ)體系統(tǒng)的激活以及抗體-抗原反應(yīng)有關(guān)。另一種是臨床較多見的物理-化學(xué)反應(yīng)，是與對比劑的上述理化特性密切相關(guān)

由于碘對比劑注入機(jī)體有發(fā)生不良反應(yīng)的危險，因此，在其使用前高度重視，做好預(yù)防；使用過程中密切關(guān)注，應(yīng)對突發(fā)不良反應(yīng)的搶救措施

第四節(jié)高壓注射器原理

一、高壓注射器原理

高壓注射器是一種具有大推力、高速度、滿足心血管造影和介入治療要求的自動推注系統(tǒng)，能精準(zhǔn)控制推注速度和劑量，確保在短時間內(nèi)將對比劑注入靶血管，從而獲得更佳的血管造影圖像。其性能參數(shù)包括對比劑的用量和濃度，注射的流率和斜率，注射壓力和注射延遲。DSA減影圖像質(zhì)量好壞與注射參數(shù)的選擇直接相關(guān)，注射參數(shù)的確立直接決定DSA的碘信號

高壓注射器通過控制對比劑劑量、流率、注射壓力等滿足心血管的造影需求。其工作原理由以下部分協(xié)作完成：通過多圈電位器轉(zhuǎn)動反饋鏍桿所處的位置，并由機(jī)械限位裝置控制最前和最后位置，以此控制注射量，防止過量發(fā)生。微波處理器處理設(shè)定的速度后，經(jīng)控制電路控制注射電機(jī)速度。當(dāng)設(shè)定的速度與實(shí)際速度不等時，電機(jī)轉(zhuǎn)動。電機(jī)后端具有反饋線圈，把電機(jī)轉(zhuǎn)動的信息反饋給控制板，當(dāng)超速時，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動，終止注射。注射壓力是由控制電路來監(jiān)測與限制主電路采樣電機(jī)電流，通過速度的反饋計(jì)算出壓力值，并與預(yù)置的壓力極限比較，如果達(dá)到壓力極限，電機(jī)會以10%減速，注射繼續(xù)進(jìn)行。如果在短時間內(nèi)速度無法下降，則報(bào)錯并停止注射。在整個注射結(jié)束后，控制制動交換器切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停轉(zhuǎn)二、高壓注射器的注射參數(shù)

血管造影中，對比劑注射參數(shù)的選擇需根據(jù)造影部位血管的直徑大小和受檢的血管范圍而定，同時受對比劑濃度和溫度、導(dǎo)管尺寸和類型等相關(guān)因素的影響，正確設(shè)置注射參數(shù)對DSA圖像起著重要的作用。

1.注射流率注射流率指單位時間內(nèi)經(jīng)導(dǎo)管注入的對比劑的量，一般以ml/s表示。對比劑流率的選擇依據(jù)導(dǎo)管先端所在的靶血管的血流速度，一般流率應(yīng)等于或略大于其血流速度；如流率過低，對比劑將被血液較多稀釋；流率過大，將增加血管內(nèi)壓力，有血管破裂的危險。在選擇對比劑流率時，還應(yīng)考慮血管病變性質(zhì)，如夾層動脈瘤、室壁瘤或腦出血等病例，應(yīng)采用較低的對比劑流率為宜。對比劑流率大小與導(dǎo)管的半徑四次方成正比、與導(dǎo)管長度成反比，導(dǎo)管半徑的微小變化將會引起對比劑流率的顯著變化二、高壓注射器的注射參數(shù)

2.注射劑量為獲得優(yōu)質(zhì)的DSA圖像，在造影時應(yīng)根據(jù)不同的造影方法選擇不同的濃度和劑量。一般IV-DSA每次采集所需對比劑劑量較大、濃度較高，約40~50ml，濃度采用76%復(fù)方泛影葡胺或相應(yīng)濃度的非離子對比劑；IA-DSA每次所需對比劑劑量較IV-DSA低，特別是行選擇性IA-DSA檢查時對比劑量明顯降低。DSA信號隨血管直徑增大而信號增強(qiáng)，即血管顯影所需對比劑最低含碘量與血管直徑呈反比。因此，直徑大的血管檢查時，增加對比劑量與濃度無助于血管的顯示；而直徑小的血管檢查時，增加對比劑濃度及劑量將改善血管的顯示效果

對比劑劑量按體重計(jì)算，成人一次為1.0ml/kg，兒童為1.2～1.5ml/kg。注射總量成人3～4ml/kg，兒童為4～5ml/kg。在實(shí)際應(yīng)用中，對比劑的每次總量根據(jù)造影方式、造影部位和病變情況等全面考慮。腎功能不良者，對比劑的用量應(yīng)當(dāng)慎重二、高壓注射器的注射參數(shù)

3.注射壓力注射所需壓力與注射速度、對比劑濃度、對比劑溫度、導(dǎo)管尺寸等因素有關(guān)。選擇注射速度快，所需壓力大。對比劑物濃度越高，所需壓力越大。同一對比劑在不同溫度下所需壓力不同，25℃溫度比30℃溫度所需壓力要大。導(dǎo)管越長或越細(xì)，產(chǎn)生的阻力越大，所需的壓力也就越大

4.注射時機(jī)DSA造影檢查時，根據(jù)造影要求設(shè)定曝光延遲或注射延遲。IA-DSA特別是選擇或超選擇性造影，常采用注射延遲，便于攝制蒙片，達(dá)到減影的目的。IV-DSA或?qū)Ч茼敹司嗯d趣區(qū)較遠(yuǎn)時，應(yīng)選用曝光延遲，因?yàn)闄C(jī)器的曝光時間最長為20秒。造影時還須設(shè)定對比劑上升速率，即注射的對比劑達(dá)到設(shè)定的注射流率所需要的時間，一般上升速率時間設(shè)定在0.5秒較合適。對比劑注射維持時間依檢查部位血管及診斷需求而定，如腹腔動脈造影且需觀察門靜脈、頸內(nèi)動脈造影且需觀察靜脈竇，髂外動脈注射對比劑觀察足背動脈等，采集時間需達(dá)到15~20秒

第五節(jié)DSA影像質(zhì)量控制

一、影響DSA影像質(zhì)量的因素

DSA圖像的形成需經(jīng)過較為復(fù)雜的成像鏈才能獲得，其影像質(zhì)量的影響因素與成像鏈中的每個環(huán)節(jié)、每項(xiàng)因素、每個參數(shù)，一擊設(shè)備的各個部分和性能都密切相關(guān)（一）、設(shè)備結(jié)構(gòu)

1.X線源與顯像系統(tǒng)

1)X線系統(tǒng)DSA以每秒幾幀至幾十幀快速成像，這要求DSA設(shè)備具有產(chǎn)生穩(wěn)定高壓、脈沖時序和穩(wěn)定脈寬的X線發(fā)生器；具備80萬HU（heatunit熱單位）以上的大功率X線球管；配置功能完善的遮光柵和X線濾過裝置

2)影像增強(qiáng)器（imageintensifier，II）或數(shù)字平板探測器應(yīng)具有每秒25幀以上的顯像能力、理想的光敏度、足夠的亮度、較高的分辨率和對比度以及最小的失真度，有適應(yīng)不同部位使用的可變輸出視野和穩(wěn)定的光路分配器

3)光學(xué)系統(tǒng)為了適應(yīng)輸入光量變化范圍（X線劑量范圍）大和防止攝入強(qiáng)光，要求用大孔徑、光圈可自動調(diào)節(jié)、內(nèi)含電動濾光片的鏡頭

4)電視攝像（管）機(jī)應(yīng)具有很高的分辨率和最適宜的合成時間（integrationtime或C-time），確保II輸出屏上1毫倫X射線產(chǎn)生的微弱熒光都能無遺漏地采集到；系統(tǒng)動態(tài)幅度的信噪比在1000：1左右；每幀圖像的水平穩(wěn)定度差異（variationinhorizontalstability）要小于1％（一）、設(shè)備結(jié)構(gòu)

2.計(jì)算機(jī)與顯示系統(tǒng)

在DSA系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)擔(dān)負(fù)著整機(jī)運(yùn)行控制和圖像處理多項(xiàng)任務(wù)，應(yīng)具備準(zhǔn)確啟動高壓注射對比劑、X射線脈沖曝光甚至是床體、機(jī)架的規(guī)則運(yùn)動；數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、快速完成運(yùn)算、存儲、減影和圖像處理等系列程序。顯示器要求配備逐行掃描1024線以上的高清晰、大屏幕顯示器（二）、成像方式和操作技術(shù)

1.成像方式目前DSA大多是用“時間”物理變量減影法，成像方式常用的有脈沖成像(PImode)、超脈沖成像(SPImode)、連續(xù)成像(CImode)和心電圖觸發(fā)脈沖成像。PI方式單位時間內(nèi)攝影幀頻低，每幀圖像接受的X線劑量大，圖像對比分辨率較高；CI方式則恰相反。因此，造影時應(yīng)根據(jù)受檢部位和診斷要求選擇相應(yīng)的成像方式，以獲取高信噪比的減影像。例如，四肢、頭、頸等不易活動的部位常用脈沖成像方式，而心臟大血管等易活動的部位則常用超脈沖成像方式，以獲取高對比、高分辨率的動態(tài)減影像